本申请提出一种电极及其制备方法、电化学装置和电子装置，电极包括集流体和位于集流体上一侧或两侧的活性物质层；沿活性物质层厚度方向，将活性物质层分为4份，每份为一个检测区域，在惰性气氛下以10℃/min的升温速度对检测区域进行热重分析，热重分析的结果显示检测区域在200℃至800℃的失重质量百分数随检测区域在厚度方向上与集流体的间隔距离的减小而逐渐增加，从而使得活性物质层整体的导电性增加，进而改善了电极整体的导电性，从而有利于提高电极的厚度，进而有利于提高采用该电极的电化学装置的容量和能量密度。电化学装置的容量和能量密度。电化学装置的容量和能量密度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电极及其制备方法、电化学装置和电子装置
[0001]本申请涉及电化学储能领域，尤其涉及电极及其制备方法、电化学装置和电子装置。
技术介绍
[0002]电化学装置，例如锂离子电池，具有能量密度大、功率高、循环寿命长等优点，在各个领域被广泛使用，随着技术的发展，对电化学装置的能量密度的要求越来越高。为了提高电化学装置的能量密度，一些技术中提高活性材料的容量或电压，另一些技术中提高单位体积内活性材料的含量，降低非活性材料的含量。通过降低集流体或隔离膜的厚度，降低配方内非活性材料占比，制备较厚的电极等均可以降低非活性物质的占比，但是，在实际应用过程中，集流体、隔离膜的厚度均已降低到接近极限，因此只能增加电极厚度，但电极的厚度增加过多可能会影响电化学装置的性能，所以无法大幅增加电极的厚度。因此，如何在确保电化学装置的性能的同时，尽可能增加电极的厚度以增加电化学装置的容量是亟待解决的问题。
技术实现思路
[0003]本申请的一些实施例提供了一种电极及其制备方法、电化学装置和电子设备，其中，在惰性气氛下以10℃/min的升温速度对检测区域进行热重分析，热重分析的结果显示检测区域在200℃至800℃的失重质量百分数随检测区域在厚度方向上与集流体的间隔距离的减小而逐渐增加，从而能够改善活性物质层的导电性，进而有利于增加活性物质层的厚度，以提高电化学装置的能量密度。
[0004]本申请一些实施例中提出一种电极，电极包括集流体和位于集流体上一侧或两侧的活性物质层；沿活性物质层厚度方向，将活性物质层分为4份，每份为一个检测区域，在惰性气氛下以10℃/min的升温速度对检测区域进行热重分析，热重分析的结果显示检测区域在200℃至800℃的失重质量百分数随检测区域在厚度方向上与集流体的间隔距离的减小而逐渐增加，从而有利于提高活性物质层的动力学性能，进而有利于提高电极的厚度以提高电化学装置的容量和能量密度。
[0005]在本申请的一些实施例中，在惰性气氛下以10℃/min的升温速度对活性物质层进行热重分析，热重分析的结果显示活性物质层在200℃至800℃的失重峰数量大于等于2。这表明本申请实施例中活性物质层中具有至少两种高分子类物质。
[0006]在本申请的一些实施例中，活性物质层在200℃至350℃的失重峰数量大于等于1，活性物质层在350℃至800℃的失重峰数量大于等于1。这表明本申请实施例中同时具有分解温度不同的高分子化合物。
[0007]在本申请的一些实施例中，活性物质层在200℃至350℃的失重质量百分数为M1，0≤M1≤2.2％，一些实施例中，0.1≤M1≤1.5％。一些实施例中，活性物质层在350℃至800℃的失重质量百分数为M2，0≤M2≤13％，一些实施例中，0.15≤M2≤3.4％。
[0008]在本申请的一些实施例中，电极为负极。一些实施例中，活性物质层的压实密度ρ≥0.6g/cm3；较高的压实密度有利于提高单位体积电化学装置能够存储的能量。一些实施例中，集流体上单侧的活性物质层的厚度h≥13μm，较厚的厚度有利于承载更多的活性材料，从而提高电化学装置能量密度。一些实施例中，活性物质层的孔隙率n满足：35％≥n≥30％，孔隙率过小会导致电解液浸润不足，孔隙率过大会导致能量密度下降。一些实施例中，活性物质层包括负极材料，负极材料包括钛酸锂、硅基材料、锡基材料、锂金属材料或碳材料中的至少一种。一些实施例中，负极材料包括氧化亚硅、钛酸锂、石墨、硅或硬碳。
[0009]一些实施例，活性物质层的压实密度ρ满足：1.85g/cm3≥ρ≥0.75g/cm3，,进一步的，1.83g/cm3≥ρ≥1.0g/cm3，这样有利于提高能量密度。一些实施例中，集流体上单侧的活性物质层的厚度h满足：1500μm≥h≥13μm，进一步的，150μm≥h≥40μm，这样有利于在提高能量密度的同时，防止负极活性物质层脱落。
[0010]在本申请的一些实施例中，活性物质层包括导电剂，基于活性物质层的总质量，导电剂在活性物质层中的质量百分含量为0％至2％。一些实施例中，导电剂在活性物质层各区域中的质量百分含量，随着在厚度方向上与集流体的间隔距离的增加而逐渐增加，从而改善活性物质层整体的导电性。一些实施例中，导电剂包括碳纳米管、碳纤维、乙炔黑、石墨烯、科琴黑或导电炭黑中的至少一种。
[0011]在本申请的一些实施例中，活性物质层包括高分子化合物，高分子化合物包括聚乙烯氧化物、聚丙烯氧化物、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚硅氧烷、聚丙烯酸、聚丙烯衍生物、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素锂、聚甲基吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯丙烯酸酯或丁苯橡胶中的至少一种。一些实施例中，基于活性物质层的总质量，高分子化合物在活性物质层中的质量百分含量为1.0％至15.8％。
[0012]在本申请的一些实施例中，活性物质层包括高分子化合物，基于活性物质层的总质量，高分子化合物在活性物质层中的质量百分含量为1.6％至7％。
[0013]在本申请的一些实施例中提出一种电极的制备方法，可以用于制造本申请中任一的电极，包括：将活性物质层的浆料涂布于集流体的至少一个表面，干燥，冷压，得到初始电极；对初始电极进行处理，得到电极；其中，对初始电极进行处理包括：在真空环境下对初始电极进行等离子体处理，气源包括氮气、氩气或四氟化碳中的至少一种，气体流量为3000sccm至5000sccm，温度为20℃至60℃，其中，等离子体功率为3kW至5kW且处理时间为1min至1.2min，或者，等离子体功率为0.5kW至3kW且处理时间为1min至1.2min；或，在真空或惰性气体环境下对初始电极进行热处理，热处理温度大于200℃，热处理时间5min至15min；或，在真空或惰性气体环境下对初始电极进行激光轰击，激光强度为30W至100W，处理时间为0.3s至0.5s。
[0014]一些实施例中，对初始电极进行处理包括：在真空或惰性气体环境下对初始电极进行热处理，热处理温度350℃至400℃且热处理时间10min至15min，或者，热处理温度400℃至500℃且热处理时间5min至10min；或，在真空或惰性气体环境下对初始电极进行激光轰击，激光强度为30W至70W且处理时间为0.5s，或者，激光强度为70W至100W且处理时间为0.3s。
[0015]在本申请的一些实施例中提出一种电化学装置，包括电极；电极为本申请任一项的电极；或者，电极为采用本申请提出的制备方法所制备的电极。
[0016]本申请一些实施例中提出一种电子装置，包括本申请提出的电化学装置。
[0017]本申请实施例中的提出的一种电极，电极包括集流体和位于集流体上一侧或两侧的活性物质层；将活性物质层分为4个检测区域，在惰性气氛下以10℃/min的升温速度对检测区域进行热重分析，热重分析的结果显示检测区域在200℃至800℃的失重质量百分数随检测区域在厚度方向上与集流体的间隔距离的减小而逐渐增加，本申请实施例中活性物质层靠近电极表面的区域具有的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电极，其特征在于，所述电极包括集流体和位于所述集流体上一侧或两侧的活性物质层；沿所述活性物质层厚度方向，将所述活性物质层分为4份，每份为一个检测区域，在惰性气氛下以10℃/min的升温速度对所述检测区域进行热重分析，所述热重分析的结果显示所述检测区域在200℃至800℃的失重质量百分数随所述检测区域在所述厚度方向上与所述集流体的间隔距离的减小而逐渐增加。2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，在惰性气氛下以10℃/min的升温速度对所述活性物质层进行热重分析，所述热重分析的结果显示所述活性物质层在200℃至800℃的失重峰数量大于等于2。3.根据权利要求2所述的电极，其特征在于，所述活性物质层在200℃至350℃的失重峰数量大于等于1，所述活性物质层在350℃至800℃的失重峰数量大于等于1。4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，满足如下的至少一项：(a)所述活性物质层在200℃至350℃的失重质量百分数为M1，0≤M1≤2.2％；(b)所述活性物质层在350℃至800℃的失重质量百分数为M2，0≤M2≤13％。5.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，满足如下的至少一项：(c)所述活性物质层在200℃至350℃的失重质量百分数为M1，0.1≤M1≤1.5％；(d)所述活性物质层在350℃至800℃的失重质量百分数为M2，0.15≤M2≤3.4％。6.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述电极为负极。7.根据权利要求6所述的电极，其特征在于，所述电极满足如下的至少一项：(e)所述活性物质层的压实密度ρ≥0.6g/cm3；(f)所述集流体上单侧的所述活性物质层的厚度h≥13μm；(g)所述活性物质层的孔隙率n满足：35％≥n≥30％；(h)所述活性物质层包括负极材料，所述负极材料包括氧化亚硅、钛酸锂、石墨、硅或硬碳中的至少一种。8.根据权利要求6所述的电极，其特征在于，所述电极满足如下的至少一项：(i)所述活性物质层的压实密度ρ满足在：1.85g/cm3≥ρ≥0.75g/cm3；(j)所述集流体上单侧的所述活性物质层的厚度h满足：1500μm≥h≥13μm。9.根据权利要求6所述的电极，其特征在于，所述电极满足如下的至少一项：(k)所述活性物质层的压实密度ρ满足在：1.83g/cm3≥ρ≥1.0g/cm3；(l)所述集流体上单侧的所述活性物质层的厚度h满足：150μm≥h≥40μm。10.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述活性物质层包括导电剂，且满足如下的至少一项：(m)基于所述活性物质层的总质量，所述导电剂在所述活性物质层中的质量百分含量为0％至2％；(...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘明举，李娅洁，张青文，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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